电机运动控制系统教学课件ppt作者洪乃刚第1章课件.ppt

3. 转速环设计①电流环等效传递函数 ② 转速环小时间常数处理 ③选择转速调节器和参数 按工程设计方法，转速调节器采用PI调节器，转速环可以校正为典型II型系统。 转速环中频段宽 ASR的超前时间常数 转速环开环放大倍数 ASR的比例系数 ④校验转速环近似条件 转速环截止频率 电流环简化条件 满足近似条件。 转速环小时间常数处理条件 满足近似条件。 4. 校验转速超调量 对典型II型系统，选取 时查表1.7得 不能满足 在考虑转速调节器输出限幅后，实际的转速超调量按式1.105计算。 空载起动时负载系数 1.6 直流调速系统的仿真 MATLAB仿真的基本步骤 1. 在MATLAB的工具栏上点击按钮 调速系统仿真使用的模块主要在Simulink和SimPower System两个模块库中。 打开模型库浏览器 2. 在Smuilink Library Browser页面工具栏上点击按钮 打开仿真平台。 3. 在模型库中选择需要的模块，将模块拖拉到仿真平台上连接成准备仿真的电路或系统。 4. 设置模块参数和系统仿真参数，启动仿真。 5. 用示波器模块Scope等工具观察和分析仿真波形。 Smuilink Library Browser， 1.6.1 直流调速系统主电路仿真 直流调速系统主电路模型 以例题1.2的双闭环直流调速系统为例，整流器为三相桥式电路，直流电动机为220V，136A,1460 r/min, 整流变压器原副边电压取380V/115V。 整流器输出电压和电流波形 (c) 电动机带额定负载171.4N.m时起动的转速和电流响应 转速 电枢电流 0~0.6s是电动机的起动阶段，电机转速略有超调后下降到1460 r/min，带载起动时最高电枢电流达520A左右，如此高的电流会引起过电流跳闸，甚至晶闸管等元器件损坏，需要采取限制措施。稳定后1460 r/min的电流为额定值136A。 1.6.2 直流双闭环调速系统仿真 PI调节器模型结构 模块名 主要参数 转速调节器ASR Kpn=11.7, Kin=1/ =1/0.087 积分环节的限幅值为±15 调节器输出限幅值为±10 电流调节器ACR Kpi=1.013, Kii=1/ =1/0.03 转速给定滤波器N-Filt Ton=0.01 电流给定滤波器i-Filt Toi=0.002 电流反馈i-feed Bata= 0.05, Toi=0.002 转速反馈n-feed Alpha=0.00685, Ton=0.01 转速 转速 电枢电流 电枢电流 Kpn=11.7 Kpn=8.5 波形分析 与开环系统（图1.53）比较，双闭环控制转速的超调量较小，转速上升较平稳，起动时间较长，这是因为限制了起动电流，从电枢电流id波形可以看到起动时电流上升很快，在0~1s时间内，保持1.5倍额定电流（200A左右）起动，因此转速电流双闭环系统实现了在最大电流限制下的恒流起动。图1.56的转速和电流波形在t=2.5s时都有小的波动，适当减小转速调节器ASR的放大倍数，可以消除这波动，图1.57是取Kpn=8.5, 其他参数不变时的波形，在t=2.5s时已经没有转速和电流的波动。在仿真模型上可以任意改变模块参数，观察参数变化对系统响应的影响，在工程设计基础上进一步优化系统参数。在模型上若连接更多的示波器，可以观察更多模块的工作情况。 本章小结 本章介绍了转速单闭环控制的直流调速系统和转速电流双闭环直流调速系统，转速单闭环调速系统在开环调速系统基础上增加了转速检测和转速调节器等控制环节，转速调节器根据转速的偏差产生控制信号，通过控制变流器输出调节电动机转速。转速调节器是闭环调速系统的重要控制单元， 常用的调节器有比例调节器、积分调节器和比例积分调节器，采用比例调节器的系统是有静差调速系统，采用积分调节器和比例积分调节器的系统是无静差调速系统。 转速电流双闭环直流调速系统在转速环的基础上增加电流内环，不仅加快了系统的调节过程，实现起动时间最优控制，提高了系统抗扰性能，并且对最大电流的限制提高了系统的安全可靠性。 调节器参数的工程设计方法，是目前普遍使用的方法，因为设计中结构图的简化，使结果也有一定的近似性。 MATLAB可以在系统较完整复杂的结构图上仿真分析，用Bode图可以估计系统的稳定性，对系统模型的响应分析更可以直接观察系统各部分的实际工作情况，并且系统结构和参数的修改都很方便，仿真在系统设计